Sachdev-Ye-Kitaev（SYK）模型是由Subir-Sachdev和Jinwu-Ye设计的一个精确可解模型，最近被证明对理解不同类型物质的特性是有用的。由于它描述的是没有准粒子的量子物质，同时也是量子黑洞的全息版本，因此迄今为止，它已被凝聚态物质和高能物理学家所采用。

比萨大学和意大利理工学院（IIT）的研究人员最近利用SYK模型研究了量子电池的充电协议。他们的论文发表在《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）上，为量子力学资源促进电池充电过程的潜力提供了证据。

进行这项研究的两位研究人员DavideRossini和GianMarcelloAndolina告诉记者：“以前的理论研究表明，纠缠可以大大加快量子电池的充电过程。然而，到目前为止，还没有一个显示如此快速充电的具体固态模型。”

Rossini，Andolina和他们的同事意识到SYK模型是研究量子电池快速充电过程的一个很好的候选者，因为它可以产生高度纠缠的动力学。该模型的多体实时动力学最终足够复杂，足以超越标准分析方法。

“为了我们的目的，我们发现采用一种基于巨型矩阵精确对角化的数值处理方法是很方便的。”Rossini和Andolina解释道。他们在高性能计算集群上进行了广泛的数值模拟，需要高达100Gb的内存和大约两周的计算时间。

研究人员使用的这个模型是第一个清楚地描述量子电池在充电速度上的量子优势的模型。尽管这个模型在实验室环境中使用起来特别困难，但是Rossini，Andolina和他们的同事最近的工作是朝着收集这种量子优势的实验证据迈出的第一步，也是重要的一步。

罗西尼和安多莉娜说：“电池是一种相当复杂的机器，人们想快速充电，它应该能长期储存能量，最终提供有用的工作。虽然我们证明了量子力学资源可以促进充电过程，但目前还不清楚它们是否可以用于改进这种假设量子电池的其他任务，因此量子电池的研究仍处于起步阶段。”

Rossini，Andolina和他们的同事最近进行的研究提供了强有力的数值证据，暗示了在电池中应用量子力学的优势，这是由潜在的高度纠缠的量子动力学实现的。在未来，它可以为开发更多能更快充电的电池铺平道路。

罗西尼说：“对我们的工作来说，一个有趣的可能的补充就是将同样的概念应用到热机上。自18世纪以来，人们就知道热机的效率不能超过一个被称为卡诺界限的普遍值。因此，量子力学资源显然不能用来提高效率。然而，关于功率不存在普遍的限制，我们计划研究基于SYK的热机来进一步研究这个问题。”